DE102020113664A1

DE102020113664A1 - Verfahren, System und Luftfahrzeug zur Optimierung eines Flugplanes

Info

Publication number: DE102020113664A1
Application number: DE102020113664.1A
Authority: DE
Inventors: Fethi Abdelmoula; Marco Scholz; Christoph Georg Kühne; Eike Bloemsma
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Bloemsma Eike De; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2021-11-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flugplanoptimierung eines Flugplanes eines Luftfahrzeuges mit den Schritten:- Erfassen einer Mehrzahl von Werten mindestens eines atmosphärischen Zustandsparameters entlang eines Flugplanes mindestens eines ersten Luftfahrzeuges mittels einer Erfassungseinrichtung;- Übertragen der erfassten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters mittels einer Übertragungseinheit des mindestens einen ersten Luftfahrzeugs an mindestens ein zweites Luftfahrzeug, an dem die übertragenen Werte mittels einer Übertragungseinheit empfangen werden; und- Verwenden der empfangenen Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters zur Optimierung eines Flugplanes des mindestens einen zweiten Luftfahrzeuges mittels einer Flugführungseinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flugplanoptimierung eines Flugplanes eines Luftfahrzeuges. Die Erfindung betrifft ebenso ein System aus mehreren Luftfahrzeugen hierzu. Die Erfindung betrifft außerdem ein entsprechendes Luftfahrzeug.
Durch den zunehmenden Luftverkehr wird es immer wichtiger, an den Flughäfen genügend Start- und Landekapazitäten für Luftfahrzeuge zur Verfügung zu stellen. Dies schafft aber auf der anderen Seite vermehrte Umwelt- und Lärmschutzprobleme. Durch den zunehmenden Luftverkehr wird die Umgebung einer größeren Umweltbelastung (bspw. erhöhte CO₂/NO_X-Konzentrationen) und einem größeren Fluglärm ausgesetzt. Dies betrifft vor allem Anwohner in unmittelbarer Umgebung von internationalen Flughäfen und stark frequentierten Start- und Landetrajektorien.
Es gibt Bestrebungen, den Fluglärm durch Optimierung der An- und Abflugstrecken und durch optimierte Landeverfahren zu reduzieren. Ein solches beispielsweise in DFS, Luftfahrthandbuch Deuschland - Aeronautical Information Publication (AIP) Germany, monatlich erweitertes Luftfahrthandbuch, 2005, DFS Deutsche Flugsicherung GmbH, Langen, Deutschland beschriebenes, international anerkanntes Anflugverfahren ist das sogenannte „Frankfurter Verfahren“, auch „Low-Drag-Low-Power-Approach“ genannt. Der aerodynamische Umströmungslärm und der Triebwerkschub werden reduziert, indem im Anflug die Landeklappen und das Fahrwerk möglichst spät auf dem Gleitpfad ausgefahren werden. In dieser aerodynamischen Konfiguration kann der Fluglärm gegenüber einem Standardflug reduziert werden.
Weithin ist ein Verfahren bekannt, das als kontinuierliches Sinkflugverfahren (Continuous-Descent-Approach) bezeichnet wird. Hierbei wird auf das Horizontalflugsegement auf Zwischenanflughöhe vor dem Final Apprach Point verzichtet, so dass sich das Flugzeug bis zur Landung im kontinuierlichen Sink- bzw. Gleitflug befindet. Im Idealfall befinden sich die Triebwerke bis 1000 ft über Grund im Leerlauf. Unterhalb von 1000 ft über Grund ist die Anfluggeschwindigkeit konstant zu halten, was eine höhere Triebwerkleistung als Leerlauf erfordert. Je länger die Triebwerke im Leerlauf während des Anfluges betrieben werden, desto höher ist das Potential Lärm und Treibstoff einzusparen. Da eine flugzeugspezifische Anflugoptimierung von der Flugzeugmasse, den aerodynamischen Eigenschaften sowie dem Triebwerksverhalten abhängig ist, benötigt diese mehr Raum. Um einen kontinuierlichen Sinkflug bei einer Sequenz von in relativ kurzen Abständen nacheinander landenden Flugzeugen sicherzustellen, ist mit der aktuellen technischen Infrastruktur der Koordinationsaufwand höher. Das kontinuierliche Sinkflugverfahren wird daher derzeit nur in verkehrsschwächeren Zeiten genutzt.
Aus der DE 10 2006 006 972 A1 ist ein Verfahren zur optimierten Anflugführung für Luftfahrzeuge bekannt, um die Umgebungsbelastung durch Fluglärm zu reduzieren. Hierbei wird eine optimale Anflugtrajektorie aus einer Vielzahl von vor berechneten Anflugtrajektorien ermittelt, wobei für jede Anflugtrajektorie eine entsprechende Kennzahl der Umgebungsbelastung vorberechnet ist.
Ein Problem bei der Optimierung von Flugverfahren (bspw. des kontinuierlichen Sinkflugverfahrens) sind oftmals die unzureichenden Kenntnisse über die atmosphärischen Bedingungen entlang des vorgegebenen Flugplanes. Gerade im Anflug durchfliegt das Luftfahrzeug eine Vielzahl von verschiedenen Atmosphärenschichten mit unterschiedlichen Eigenschaften und vorherrschenden lokalen Bedingungen, die sich in kurzen zeitlichen Abständen ändern können und Einfluss auf das Flugverhalten und die Aerodynamik des Luftfahrzeuges haben. Die durch den Wetterdienst bereitgestellten Informationen über die atmosphärischen Bedingungen sind in der Regel zu ungenau, um im Vorfeld auf konkrete lokale atmosphärischen Bedingungen entlang des Flugplanes zu schließen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren, System sowie Luftfahrzeug anzugeben, um Flugpläne insbesondere vor dem Hintergrund von treibstoff- und lärm reduzierten Flugphasen zu optimieren.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Flugplanoptimierung eines Flugplanes eines Verkehrsflugzeuges beansprucht, bei dem atmosphärische Zustandsparameter entlang eines Flugplanes eines ersten Luftfahrzeug erfasst und an ein nachfolgendes zweites Luftfahrzeug übertragen werden. Die von dem zweiten Luftfahrzeug empfangenen atmosphärischen Zustandsparameter, die von dem ersten Luftfahrzeug zuvor erfasst wurden, werden nun verwendet, um den Flugplan des zweiten Luftfahrzeuges hinsichtlich einer Optimierungsbedingung (Treibstoffreduzierung, Energiereduzierung, Lärmreduzierung) bspw. hinsichtlich des Energie- und/oder Konfigurationsmanagements zu optimieren, um so bspw. den Treibstoffbedarf und/oder die Fluglärmemission zu mindern. Der Flugplan des zweiten Luftfahrzeuges entspricht dabei im Wesentlichen dem Flugplan des ersten Luftfahrzeuges oder zumindest ist diesem derart ähnlich, dass der Flugplan des zweiten Luftfahrzeuges innerhalb eines gewissen Bereiches des Flugplanes des ersten Luftfahrzeuges liegt. Somit lassen sich die von dem ersten Luftfahrzeug erfassten atmosphärischen Zustandsparameter sinnvoll auf den Flugplan des zweiten Luftfahrzeuges anwenden.
Das erste Luftfahrzeug erfasst dabei eine Mehrzahl von Werten mindestens eines atmosphärischen Zustandsparameters mittels einer Erfassungseinrichtung, die ein oder mehrere Sensoren zum Erfassen eines entsprechenden atmosphärischen Zustandsparameters umfasst. Solche atmosphärischen Zustandsparameter können dabei beispielsweise Parameter/Eigenschaften des vorherrschenden Windes, die Temperatur und/oder der atmosphärische Druck sein. Beim Wind werden dabei insbesondere Werte hinsichtlich der Windstärke und/oder der Windrichtung erfasst. Da es sich bei dem ersten Luftfahrzeug um ein sich in der Atmosphäre bewegendes Objekt handelt, können insbesondere atmosphärische Zustandsparameter wie beispielsweise der Wind nur relativ zu dem sich bewegenden Luftfahrzeug erfasst bzw. geschätzt werden (Wind wird bspw. im ADIRS (air data inertial reference system) berechnet/geschätzt). Dies ist jedoch in der Regel ausreichend, um ein hierauf basierenden optimierten Flugplan zu erstellen. Dabei wird entlang des Flugplanes des ersten Luftfahrzeuges eine Vielzahl von Werten für einen atmosphärischen Zustandsparameter erfasst, sodass entlang des Flugplanes an diskreten Punkten jeweils mindestens ein Wert des erfassten atmosphärischen Zustandsparameters vorliegt.
Die so erfassten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters werden dann an mindestens ein weiteres, zweites Luftfahrzeug mithilfe einer Übertragungseinheit übertragen und von dem zweiten Luftfahrzeug mittels einer entsprechenden Übertragungseinheit empfangen. Das Übertragen der erfassten Werte erfolgt dabei funkbasiert, beispielsweise durch standardisierte Flugfunkprotokolle. So können die erfassten Werte in Form eines Atmosphärenprofils an das zweite Luftfahrzeug übertragen werden, wobei das Atmosphärenprofil beispielsweise für verschiedene Positionen und Zeiten jeweils Werte mindestens eines atmosphärischen Zustandsparameters enthält.
Das zweite Luftfahrzeug nutzt diese so empfangenen Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters nun zur Optimierung seines Flugplanes mittels einer Flugführungseinrichtung. Hat das zweite Luftfahrzeug von mehr als einem ersten Luftfahrzeug entsprechende Werte von atmosphärischen Zustandsparametern erhalten (beispielsweise mittels eines entsprechenden Atmosphärenprofils), so kann mittels der Flugführungseinrichtung zwischen verschiedenen Werten von verschiedenen ersten Luftfahrzeugen eines atmosphärischen Zustandsparameters interpoliert/extrapoliert werden, um so eine bestmögliche Annäherung an die vorherrschenden atmosphärischen Bedingungen entlang des eigenen Flugplanes zu ermitteln. Aus den atmosphärischen Zustandsparametern lässt sich dabei bspw. auch ein entsprechendes Verhalten der Atmosphäre modellieren. Zur Optimierung des Flugplanes werden dann die interpolierten/modellierten Werte des jeweiligen atmosphärischen Zustandsparameters verwendet.
Aufgrund der Tatsache, dass das erste Luftfahrzeug einen Flugplan hat, der räumlich und zeitlich ähnlich zu dem Flugplan des zweiten Luftfahrzeuges ist, erhält das zweite Luftfahrzeug konkrete Informationen über die vorherrschenden atmosphärischen Bedingungen entlang seines Flugplanes und kann so diesen Flugplan entsprechend den Optimierungsbedingungen optimieren.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch das Aufzeichnen von atmosphärischen Parametern zur Beschreibung der atmosphärischen Bedingungen entlang eines Flugplanes eines ersten Luftfahrzeuges erreicht werden kann, dass ein Flugplan eines nachfolgenden zweiten Luftfahrzeuges basierend auf den aufgezeichneten atmosphärischen Parametern hinsichtlich einer Optimierungsbedingung optimiert werden kann. Es hat sich gezeigt, dass qualitativ die aufgezeichneten atmosphärischen Bedingungen derart geeignet sind, dass der Flugplan des nachfolgenden Luftfahrzeuges qualitativ sehr gut optimiert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass Werte eines auf den Wind bezogenen atmosphärischen Zustandsparameters, eines auf die Temperatur bezogenen atmosphärischen Zustandsparameters und/oder eines auf den Atmosphärendruck bezogenen atmosphärischen Zustandsparameters erfasst, übertragen und verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass den Werten des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters jeweils eine Ortsinformation, die sich auf die Position des mindestens einen ersten Luftfahrzeuges beim Erfassen des jeweiligen Wertes bezieht, zugeordnet werden, wobei die Werte zusammen mit den jeweils zugeordneten Ortsinformationen übertragen werden. Jeder Wert des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters erhält somit als zusätzliche Information eine Ortsinformation (insbesondere eine Höhe, aber auch Längengrad und Breitengrad), die angibt, wo der entsprechende Wert des atmosphärischen Zustandsparameters erfasst wurde.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass den Werten des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters jeweils eine Zeitinformation, die sich auf den Zeitpunkt beim Erfassen des jeweiligen Wertes bezieht, zugeordnet werden, wobei die Werte zusammen mit den jeweils zugeordneten Zeitinformationen übertragen werden. Jeder Wert des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters erhält somit als zusätzliche Information eine Zeitinformation, die angibt, zu welchem Zeitpunkt der entsprechende Wert des atmosphärischen Zustandsparameters erfasst wurde. Hierdurch kann eine Gültigkeit des jeweiligen erfassten Wertes definiert werden. Je älter der erfasste Wert ist, desto weniger relevant ist er für die Optimierung des Flugplanes des zweiten Luftfahrzeuges.
Die erfassten Werte, die den jeweiligen Werten zugeordneten Ortsinformationen und Zeitinformationen können dann in ein entsprechendes Atmosphärenprofil gespeichert werden, das dann an das jeweilige zweite Luftfahrzeug übertragen wird. Somit werden neben den eigentlichen Werten der atmosphärischen Zustandsparameter auch die jeweilige Ortsinformationen und Zeitinformationen an das jeweilige zweite Luftfahrzeug übertragen.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein hinsichtlich des Energie- und/oder Konfigurationsmanagement optimierter Flugplan in Abhängigkeit von den empfangenen Werten des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters mittels der Flugführungseinrichtung ermittelt wird. Aus der Optimierung des Energie- und Konfigurationsmanagement resultiert dabei beispielsweise eine genauere Strecken-/Geschwindigkeitsplanung, was ebenso die zeitliche Genauigkeit des restlichen Fluges erhöht. Durch die bessere zeitliche Planbarkeit der am Zielflughafen ankommenden Flugzeuge, kann das Fliegen von Warteschleifen am Zielflughafen stark reduziert werden, was positive Auswirkungen auf den Treibstoffverbrauch und die Lärmemission hat.
Hierbei kann gemäß einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der hinsichtlich des Energie- und/oder Konfigurationsmanagements optimierte Flugplan weiterhin in Abhängigkeit von den den jeweiligen Werten zugeordneten Ortsinformationen und Zeitinformationen ermittelt wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erfassten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters noch während einer Flugphase des mindestens einen ersten Luftfahrzeuges an das mindestens eine zweite Luftfahrzeug übertragen werden. Mit anderen Worten, die Werte werden dabei bereits übertragen, während das erste Luftfahrzeug noch in der Luft ist. Dabei können die Werte auch kontinuierlich übertragen werden, und zwar jedes Mal nach dem Erfassen der entsprechenden Werte. Zum Übertragen in der Luft eigenen sich dabei Flugfunkstandards und/oder Flugdatenstandards, wie bspw. ADS-B, ADS-A, ADS-C, UAT, TIS-B, FIS-B, VDL Mode4.
Gemäß einer Ausführungsform ist demnach vorgesehen, dass die erfassten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters unter Verwendung eines Flugfunkstandards und/oder Flugdatenstandards übertragen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erfassten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters an eine Bodenstation übertragen und in einem digitalen Datenspeicher der Bodenstation hinterlegt werden, wobei die in dem digitalen Datenspeicher hinterlegten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters dann von der Bodenstation an das mindestens eine zweite Luftfahrzeug übertragen werden. Das Übertragen der erfassten Werte an die Bodenstation zum Speichern innerhalb des digitalen Datenspeichers kann dabei beispielsweise dann erfolgen, wenn das erste Luftfahrzeug bereits am Boden ist. Denkbar ist aber auch, dass die erfassten Werte bereits übertragen werden, wenn das erste Luftfahrzeug noch in der Luft ist. Von der Bodenstation werden die Werte dann in einer bevorzugten Ausführungsform im Ganzen an das jeweilige zweite Luftfahrzeug übertragen. Dies kann beispielsweise mittels eines bereits beschriebenen Atmosphärenprofils erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das mindestens eine zweite Luftfahrzeug die erfassten Werte für die Optimierung eines eine Anflugphase oder Abflugphase betreffenden Flugplanes verwendet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn am Start-/Zielflughafen für die Anflugphase bzw. für die Abflugphase dieselbe Landebahn bzw. Startbahn von dem ersten und dem zweiten Luftfahrzeug genutzt wird.
Es ist ebenfalls Bestandteil der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Flugführung eines Luftfahrzeuges basierend auf einem vorgegebenen Flugplan mit den Schritten:

- Erfassen einer Mehrzahl von Werten mindestens eines atmosphärischen Zustandsparameters entlang eines Flugplanes mindestens eines ersten Luftfahrzeuges mittels einer Erfassungseinrichtung;
- Übertragen der erfassten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters mittels einer Übertragungseinheit des mindestens einen ersten Luftfahrzeugs an mindestens ein zweites Luftfahrzeug, an dem die übertragenen Werte mittels einer Übertragungseinheit empfangen werden;
- Optimieren des vorgegebenen Flugplanes des mindestens einen zweiten Luftfahrzeuges in Abhängigkeit von den erfassten Werten des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters mittels einer Flugführungseinrichtung des zweiten Luftfahrzeuges; und
- Führen des Luftfahrzeuges in Abhängigkeit von dem optimierten Flugplanes mittels der Flugführungseinrichtung.

Ein System mit mehreren Luftfahrzeugen eingerichtet zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens sowie ein Luftfahrzeug hierzu sind ebenfalls Bestandteil der vorliegenden Erfindung.
Bei der Flugführungseinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Flugmanagementsystem (FMS) handeln.
Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem System gemäß Anspruch 11 erfindungsgemäß gelöst, wobei das System eine Mehrzahl von Luftfahrzeugen hat, die jeweils eine Flugführungseinrichtung, eine Übertragungseinheit sowie eine Erfassungseinrichtung haben, wobei das System zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Das System kann dabei vorzugsweise eine Bodenstation zum Empfangen und Senden der erfassten Werte sowie einen digitalen Datenspeicher aufweisen.
Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Luftfahrzeug gemäß Anspruch 13 erfindungsgemäß gelöst, wobei das Luftfahrzeug eine Erfassungseinrichtung, die zum Erfassen einer Mehrzahl von Werten mindestens eines atmosphärischen Zustandsparameters entlang eines Flugplanes des Luftfahrzeuges eingerichtet ist, eine Übertragungseinheit, die zum Aussenden der erfassten Werte des mindestens eines atmosphärischen Zustandsparameters und zum Empfangen von erfassten Werten mindestens eines atmosphärischen Zustandsparameters, die von mindestens einem anderen Luftfahrzeug erfasst und ausgesendet wurden, ausgebildet ist, und eine Flugführungsseinrichtung hat, die eingerichtet ist, einen vorgegebenen Flugplan des Luftfahrzeuges in Abhängigkeit von den empfangenen Werten des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters zu optimieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Flugführungseinrichtung eingerichtet ist, zur Optimierung des vorgegebenen Flugplanes einen hinsichtlich des Energie- und/oder Konfigurationsmanagement optimierten Flugplan in Abhängigkeit von den empfangenen Werten des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters zu ermitteln.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:

1 schematische Darstellung eines Anflugs mit Landung mittels der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt schematisch ein System 10, das zur Durchführung des nachstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. An einem Flughafen 100, der in 1 schematisch dargestellt eine Landebahn 110 sowie einen Tower 120 hat, sollen nacheinander ein erstes Luftfahrzeug 11 und ein zweites nachfolgendes Luftfahrzeug 12 auf der Landebahn 110 landen. Ausgehend von einer Anfangsposition 13 werden die Luftfahrzeuge 11 und 12 entlang eines Flugplanes 14 zu einer Endposition 15 geführt, die auf der Landebahn 110 liegt.
Im Ausführungsbeispiel der 1 handelt es sich bei den beiden Luftfahrzeugen 11 und 12 um Verkehrsflugzeuge, die beispielsweise Passagiere oder Frachtgüter transportieren.
Jedes der beiden Luftfahrzeuge 11 und 12 hat eine Flugplanermittlungseinrichtung 20 an Bord, bei der sich beispielsweise um ein Flight-Management-System (FMS) handeln kann. Flight-Management-Systeme sind elektronische Hilfsmittel zur Flugsteuerung und Navigation und sind in der Regel an den Autopiloten gekoppelt, damit die in dem Flight-Management-System vorgegebenen bzw. berechneten Flugpläne insbesondere automatisiert abgeflogen werden können.
Des Weiteren weisen die Luftfahrzeuge 11 und 12 ein Sensorsystem 21 auf, bei dem schematisch in 1 nur ein einziger Sensor gezeigt ist. Das Sensorsystem 21 ist dabei so ausgebildet, dass es atmosphärische Zustandsparameter während des Fluges erfassen und gegebenenfalls abspeichern kann. Solche atmosphärischen Zustandsparameter können dabei insbesondere der Wind (Windrichtung, Windstärke), die Temperatur sowie der Luftdruck sein.
Da das Erfassen der atmosphärischen Zustandsparameter im Flug immer relativ zu der Bewegung des jeweiligen Luftfahrzeuges 11 oder 12 erfolgt, können aus den erfassten relativen Werten der atmosphärischen Zustandsparameter gegebenenfalls absolute Werte geschätzt bzw. berechnet werden. Dies betrifft insbesondere die Windverhältnisse während des Fluges. Die die Windverhältnisse betreffenden atmosphärischen Zustandsparameter können bspw. mithilfe von Luftdrucksonden an Bord der Luftfahrzeuge 11 bzw. 12 erfasst werden. Die vorherrschenden Windverhältnisse können auch mittels des ADIRS (Air Data Inertial Reference System) berechnet/geschätzt werden, wobei die Berechnung auf zuvor erfassten atmosphärischen Zustandsparametern beruht.
Schließlich weisen die Luftfahrzeuge 11 und 12 im Ausführungsbeispiel der 1 eine Übertragungseinheit 22 auf, um Daten von einem Luftfahrzeug aussenden und empfangen zu können. Bei einer solchen Übertragungseinheit 22 kann es sich beispielsweise um ein ADS-B Funksystem handeln.
Die von dem ersten Luftfahrzeug 11 aufgezeichneten Werte der zu erfassenden atmosphärischen Zustandsparameter mittels des Sensorsystems 21 werden dabei gemäß der vorliegenden Erfindung an das zweite Luftfahrzeug 12 übertragen, um darauf basierend einen optimierten Flugplan 14', bspw. hinsichtlich des Energie- und Konfigurationsmanagements zu berechnen.
Das erste Luftfahrzeug 11, welches ausgehend von der Anfangsposition 13 zur Endposition 15 auf dem vorgegebenen Flugplan 14 fliegen soll, zeichnet während des Fluges von der Anfangsposition 13 zur Endposition 15 eine Mehrzahl von Werten für jeweils verschiedene atmosphärischen Zustandsparameter auf. Für jeden Wert eines atmosphärischen Zustandsparameters werden darüber hinaus die Position (beispielsweise Höhe, Längengrad, Breitengrad) sowie die Zeit beim Erfassen dieses Wertes bestimmt und zusammen mit dem erfassten Wert im Luftfahrzeug 11 zwischengespeichert.
In einer ersten Ausführungsform werden dabei alle Werte, Positionen und Zeitangaben, die während des Abfliegens des Flugplanes 14 in dem ersten Luftfahrzeug 11 erfasst und zwischengespeichert wurden, erst nach dem Landen auf der Landebahn 110 von der Übertragungseinheit 22 des ersten Luftfahrzeuges 11 an eine Übertragungseinheit 16 des Flughafens 100 übermittelt. Die Daten werden dabei mithilfe einer Datenverarbeitungsanlage 17 in eine Datenbank 18 geschrieben.
Alternativ hierzu kann aber auch vorgesehen sein, dass die beim Abfliegen des Flugplanes 14 durch das erste Luftfahrzeug 11 erfassten Werte kontinuierlich mithilfe der Übertragungseinheit 22 (beispielsweise unter Nutzung des ADS-B Flugfunkstandards oder in einem anderen Broadcastverfahren) des ersten Luftfahrzeuges 11 ausgesendet werden, sodass sie von anderen Luftfahrzeugen, beispielsweise den zweiten Luftfahrzeug 12, empfangen werden können. Einer Speicherung am Flughafen 100 bedarf es dabei grundsätzlich nicht. Allerdings muss dann jedes Luftfahrzeug (beispielsweise das zweite Luftfahrzeug 12), welches diese Werte empfängt, selber entscheiden, ob die empfangenen Werte für das Optimieren des eigenen Flugplanes relevant sind oder nicht. Dies ist letztlich auch dann der Fall, wenn die von dem Flughafen 100 in der Datenbank 18 gespeicherten Werte ebenfalls im Broadcastverfahren ohne gerichtete Funkverbindung ausgesendet werden.
Das zweite Luftfahrzeug 12 erhält nun diese von dem ersten Luftfahrzeug 11 während des Abfliegens des Flugplanes 14 erfassten Werte der atmosphärischen Zustandsparameter einschließlich der jeweiligen Position und Zeitangabe, vorzugsweise bevor das zweite Luftfahrzeug 12 an der Anfangsposition 13 angekommen ist. Die Daten können dabei von der Übertragungseinheit 16 des Flughafens 100 in Form eines Atmosphärenprofils an die Übertragungseinheit 22 des zweiten Luftfahrzeuges 12 übermittelt werden, wobei das Atmosphärenprofil die Werte und die jeweilige Position und Zeitangabe enthält.
Basierend auf den so erhaltenen Werten der atmosphärischen Zustandsparameter, die zuvor durch ein erstes Luftfahrzeug 11 beim Abfliegen des Flugplanes 14 ermittelt wurden, erhält das zweite Luftfahrzeug 12 an der Anfangsposition 13 des Flugplanes 14 Kenntnisse über die Bedingungen der zu durchfliegenden Atmosphäre bis zur Endposition 15 und kann basierend darauf mittels der Flugplanermittlungseinrichtung 20 den Flugplan 14 optimieren und einen optimierten Flugplan 14' ermitteln.
Ein solcher optimierter Flugplan 14' wurde dabei hinsichtlich einer Optimierungsbedingung optimiert. Eine solche Optimierungsbedingung kann beispielsweise ein energieoptimaler Flug sein, bei dem der benötigte Treibstoffverbrauch von der Anfangsposition 13 zur Endposition 15 minimal ist. Denkbar ist aber auch, dass die Optimierungsbedingung ein lärm reduzierter Anflug auf den Flughafen 100 darstellt. Unter Kenntnis der atmosphärischen Bedingungen entlang der zu durchfliegenden Atmosphären von der Anfangsposition 13 zu der Endposition 15 kann der optimierte Flugplan 14' exakt an die vorherrschenden Bedingungen angepasst werden, sodass bspw. ein späteres manuelles Eingreifen in den Flugplan vermieden werden kann.
So können die von einer Annahme abweichende Atmosphärenzustände (bspw. starke Winde und Temperaturunterschiede) zwischen Anfangsposition 13 und Endposition 15 sich derart negativ auf die Aerodynamik des Luftfahrzeuges auswirken, dass der zuvor berechneten Flugplan 14 nicht eingehalten werden kann, auch wenn dieser hinsichtlich einer Optimierungsbedingung optimiert ist. Unter Kenntnis dieser abweichenden Atmosphärenzustände, die dem zweiten Luftfahrzeug 12 mit den zuvor erfassten Werten durch das erste Luftfahrzeug 11 bereitgestellt wurden, kann der zuvor berechnete Flugplan 14 dahingehend optimiert werden, dass er die abweichenden Atmosphärenzustände berücksichtigt und somit dennoch einen optimierten Flugplan einhält.
Bezugszeichenliste

10: System
11: Erstes Luftfahrzeug
12: Zweites Luftfahrzeug
13: Anfangsposition
14: Flugplan
14': optimierter Flugplan
15: Endposition
16: Übertragungseinheit des Flughafens
17: Datenverarbeitungsanlage am Flughafen
18: Datenspeicher am Flughafen
20: Flugplanermittlungseinrichtung / Flight-Management-System
21: Erfassungseinrichtung / Sensorsystem
22: Übertragungseinheit des Luftfahrzeuges
100: Flughafen
110: Landebahn
120: Tower

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006006972 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Flugplanoptimierung eines Flugplanes (14) eines Luftfahrzeuges mit den Schritten: - Erfassen einer Mehrzahl von Werten mindestens eines atmosphärischen Zustandsparameters entlang eines Flugplanes (14) mindestens eines ersten Luftfahrzeuges (11) mittels einer Erfassungseinrichtung (21); - Übertragen der erfassten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters mittels einer Übertragungseinheit (22) des mindestens einen ersten Luftfahrzeugs (11) an mindestens ein zweites Luftfahrzeug (12), an dem die übertragenen Werte mittels einer Übertragungseinheit empfangen werden; und - Verwenden der empfangenen Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters zur Optimierung eines Flugplanes (14') des mindestens einen zweiten Luftfahrzeuges (12) mittels einer Flugführungseinrichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Werte eines auf den Wind bezogenen atmosphärischen Zustandsparameters, eines auf die Temperatur bezogenen atmosphärischen Zustandsparameters und/oder eines auf den Atmosphärendruck bezogenen atmosphärischen Zustandsparameters erfasst, übertragen und verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Werten des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters jeweils eine Ortsinformation, die sich auf die Position des mindestens einen ersten Luftfahrzeuges (11) beim Erfassen des jeweiligen Wertes bezieht, zugeordnet werden, wobei die Werte zusammen mit den jeweils zugeordneten Ortsinformationen übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Werten des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters jeweils eine Zeitinformation, die sich auf den Zeitpunkt beim Erfassen des jeweiligen Wertes bezieht, zugeordnet werden, wobei die Werte zusammen mit den jeweils zugeordneten Zeitinformationen übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein hinsichtlich des Energie- und/oder Konfigurationsmanagement optimierter Flugplan (14') in Abhängigkeit von den empfangenen Werten des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters mittels der Flugführungseinrichtung ermittelt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der hinsichtlich des Energie- und/oder Konfigurationsmanagement optimierte Flugplan (14') weiterhin in Abhängigkeit von den den jeweiligen Werten zugeordneten Ortsinformationen und Zeitinformationen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters noch während einer Flugphase des mindestens einen ersten Luftfahrzeuges (11) an das mindestens eine zweite Luftfahrzeug (12) übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters unter Verwendung eines Flugfunkstandards und/oder Flugdatenstandards übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters an eine Bodenstation übertragen und in einem digitalen Datenspeicher (18) der Bodenstation hinterlegt werden, wobei die in dem digitalen Datenspeicher (18) hinterlegten Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters dann von der Bodenstation an das mindestens eine zweite Luftfahrzeug (12) übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Luftfahrzeug (12) die erfassten Werte für die Optimierung eines eine Anflugphase oder Abflugphase betreffenden Flugplanes (14) verwendet.
System (10) aufweisend eine Mehrzahl von Luftfahrzeugen, die jeweils eine Flugführungseinrichtung, eine Übertragungseinheit (22) sowie eine Erfassungseinrichtung (21) haben, wobei das System (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.
System (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) weiterhin eine an einer Bodenstation vorgesehenen Übertragungseinheit zum Empfangen und Senden der Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters sowie einen digitalen Datenspeicher (18) zum Hinterlegen der Werte des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters hat.
Luftfahrzeug mit einer Erfassungseinrichtung (21), die zum Erfassen einer Mehrzahl von Werten mindestens eines atmosphärischen Zustandsparameters entlang eines Flugplanes (14) des Luftfahrzeuges eingerichtet ist, einer Übertragungseinheit (22), die zum Aussenden der erfassten Werte des mindestens eines atmosphärischen Zustandsparameters und zum Empfangen von erfassten Werten mindestens eines atmosphärischen Zustandsparameters, die von mindestens einem anderen Luftfahrzeug erfasst und ausgesendet wurden, ausgebildet ist, und mit einer Flugführungseinrichtung, die eingerichtet ist, einen vorgegebenen Flugplan (14) des Luftfahrzeuges in Abhängigkeit von den empfangenen Werten des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters zu optimieren.
Luftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugführungseinrichtung eingerichtet ist, zur Optimierung des vorgegebenen Flugplanes (14) einen hinsichtlich des Energie- und/oder Konfigurationsmanagement optimierten Flugplan (14') in Abhängigkeit von den empfangenen Werten des mindestens einen atmosphärischen Zustandsparameters zu ermitteln.